[发明专利]一种永磁同步电机的开环控制启动方法及装置

说明书

本发明公开了一种永磁同步电机的开环控制启动方法及装置，该方法包括：输出dq坐标系的电压指令值；将所述电压指令值及反电势锁相单元输出的反电势方向角输入至脉宽调制单元，输出用于驱动逆变单元开关器件的PWM脉冲信号；将所述逆变单元输出的三相输出量转换为两相旋转坐标系中的所述两相输出量；计算三相输出量及所述反电势方向角；将所述PWM脉冲信号转换为强电电压以控制电机。该发明的有益效果为：快速而精确地锁定启动时电机反电势的大小和方向，可有效防止在电机未停稳的情况下使用开环控制启动电机所产生的巨大冲击电流，节省了硬件检测电路。

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，尤其涉及一种永磁同步电机的开环控制启动方法及装置。

背景技术

永磁同步电机(PMSM)相比于异步电机具有效率高、体积小、动态响应快等优点，在很多工业场合正在取代异步电机的应用。

永磁同步电机的控制技术目前有带编码器的闭环矢量控制(VC)、无编码器矢量控制(SLVC)、以及开环VF控制等；闭环矢量控制相比于后两者的优点是动态响应更快，稳态速度精度更高，缺点是需要增加编码器及转速反馈装置，设备成本高；目前多数工业场合对动态响应和稳态速度精度的要求并不高，所以无编码器的控制方式应用价值非常高。

对于电机转子惯量较大的情况，驱动器在运行中突然切断输出的话(设备断电、驱动器出现故障、进入待机模式等情形)，电机需要经过较长的时间才能停止旋转。如果使用无编码器矢量控制(SLVC)或开环VF控制去启动正在旋转中的电机，需要先通过某种方法得到电机的反电动势大小及方向、旋转速度等信息，以提供驱动器运行的初始状态，避免较大的冲击电流。传统的方案是在驱动器的输出侧加装电压传感器，使用电压传感器来检测电机反电势的大小及方向，这不仅增加了系统的成本，也增加了驱动器对硬件测量精度的依赖，降低了系统的鲁棒性。

即现有的开环控制(SLVC及VF等)方案如果直接启动旋转中的永磁同步电机，会产生非常大的启动电流，启动成功率低；如果增加反电动势检测电路以辅助启动又增加系统成本。

发明内容

针对上述现有技术中闭环矢量控制成本高、无编码器矢量控制(SLVC)或开环VF启动时产生非常大的启动电流，启动成功率低，对硬件测量精度的依赖，降低系统鲁棒性的问题，本发明提供一种永磁同步电机的开环控制启动方法及装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一方面，构造一种永磁同步电机的开环控制启动方法，包括：

藉由比例积分调节器依据3s/2r单元的两相输出量输出dq坐标系的电压指令值；

将所述电压指令值及反电势锁相单元输出的反电势方向角输入至脉宽调制单元，所述脉宽调制单元依据伏秒等效原理输出用于驱动逆变单元开关器件的PWM脉冲信号；

藉由所述3s/2r单元将所述逆变单元输出的三相输出量转换为两相旋转坐标系中的所述两相输出量；

藉由所述反电势锁相单元依据所述逆变单元的开关器件状态及直流母线电压计算三相输出量及所述反电势方向角；

藉由所述逆变单元将所述PWM脉冲信号转换为强电电压以控制电机。

在本发明所述的开环控制启动方法中，所述藉由比例积分调节器依据3s/2r单元的两相输出量输出dq坐标系的电压指令值，包括：

计算所述比例积分调节器的输出值u(t)：

其中，e(t)为给定减去反馈的差值，K_p为所述比例积分调节器的增益，τ_i为所述比例积分调节器的积分时间常数；

所述比例积分调节器包括PI1调节器及PI2调节器，所述PI1调节器与所述PI2调节器的自适应调节规律为：